پژوهش‌گران موفق شده‌اند دمای نیم‌رسانایی را که تا دمای میلی‌کلوین سرد شده است را با استفاده از نقاط کوانتومی اندازه‌گیری کنند.

نیم‌رساناها- که پایه و اساس الکترونیک مدرن محسوب می‌شوند- الکترون‌هایی را پناه می‌دهند که نشانگر ویژگی‌های بسیار پیچیده‌ در دماهای پائین هستند. مطالعه‌ی این ویژگی‌ها نیازمند وجود دماسنج‌های جدیدی است که بتواند دمای الکترون‌ها را به شکلی دقیق در نیم‌رساناهایی که تا دمای ۱ کلوین سرد شده‌اند٬ اندازه بگیرد. دو تیم مستقل پژوهشی در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز گزارشی داده‌اند که بر اساس آن با یک تکنیک تمام‌اپتیکی موفق به اندازه‌گیری دمای یک منبع الکترونی در یک قطعه‌ی نیم‌رسانا شده‌اند؛ ماده‌ای که تا دمای میلی‌کلوین سرد شده است. در این تکنیک از نقاط کوانتومی خود-آرا (self-assembled) استفاده شده که می‌توان بسادگی در داخل قطعات گوناگونی از قطعات نیم‌رسانا گردآوری کرد.

هردوی این تیم‌های پژوهشی برای کاوش حالت‌های حرارتی گالیوم آرسنیدِ آلاییده‌ی نوع n٬ از نقاط کوانتومی استفاده کرده‌اند. این ماده نیم‌رسانایی است که بعنوان یک منبع الکترونی عمل می‌کند. پژوهش‌گران قطعاتی را فراهم کرده‌اند که در آن‌ها نقاط کوانتومی توسط یک اتصال تونلی به گالیوم آرسنید متصل شده است. آن‌ها نمونه‌هایی که درون یخچال برودتی قرار دارد را خنک ساخته‌اند. این محققان با استفاده از لیزری با پهنای نواری باریک٬ فلوئورسانیِ نقطه‌ی کوانتومی را ثبت کرده‌اند. دانشمندان بر پایه‌ی همین فلوئورسانی قادرند تا جمعیت الکترون‌ها را در حالت پایه در نقطه‌ی کوانتومی موردنظر محاسبه کرده و از این‌ طریق تابع توزیع دمایی نیم‌رسانا را بدست می‌آورند. این دو تیم به رهبری اتاک ایمام‌اوغلو (Atac Imamoglu) از موسسه‌ی الکترونیک کوانتومی در ETH زوریخِ سوئیس و الکساندر هوگل (Alexander Högele) از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ٬ دریافتند که قطعات الکترونی که آن‌ها مطالعه کرده‌اند به شکل چشم‌گیری گرم‌تر از دمای اسمی سیستم‌های خنک‌ساز آن‌هاست. ایمام‌اوغلو و تیمش دمای 130±7mK را اندازه گرفته‌اند که مرتبه‌ای بالاتر از اندازه‌ی دمای صفحه‌ی پایه‌ی یخچال آن‌هاست (7 mk) درحالی‌که هوگل دمای یخچالی که در 250 mK تنظیم شده بود را 400±50mK تخمین زده است. نویسندگان این گزارش این عدم تطابق دمایی را ناشی از تماس ناقص دمایی بین نمونه و پایه دانسته‌اند.

منبع: